Устройство для заряда аккумуляторной батареи Советский патент 1980 года по МПК H02J7/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при заряде аккумуляторных батарей :от источника постоянного тока, напр1жение которого, меньше зарядного напряжения аккумуляторной батареи (АБ) .

Известно устройство для заряда АБ, напряжение источника постоянного тока которого меньше зарядного напряжения АБ. В этом устройстве АБ разбивается на несколько секций, к которым с помошью управляемых ключей поочередно прикладывается напряжение источника .11ОСТОЯННОГО тока. Напряжение источника должно быть выше напряжения заряжаемой секции АВ 1.

Однако разделение АБ на равные секции, не .всегда возможно, например для батарей, составленных из пятиу семи, одиннёщцати, трингищати аккумуляторов.

Недостатками этого устройства являются необходимость дополнительных выводов АБ и неравенство зарядных токов в секциях АБ.

Известны также устройства, позволяющие получать удвоенное, утроенное и т. д. значения напряжения, по БАТАРЕИ

сравнению с амплитудным значением напряжения источника переменного тока 2 .

Однако они рассчитаны на работу от источников переменного тока.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для заряда АБ асимметричным током, содержащее две входные

10 клеммы для подключения источника постоянного тока (выпрямителя) и две выходные клеммы для соединения с заряжаемой АБ, два линейных дросселя, конденсатор, вентили в цепи

15 заряда АБ, преимущественно уоравляемые тиристоры, причем катоды двух вентилей соединены с отрицательной клеммой источника, а их аноды - с обкладками конденсатора, и блок

20 контроля напряжения и управления тиристорами. Формирование асимметричного тока в этом устройстве осуществляетсА с помощью инвертора путем периодического разряда батареи

25 на,индуктивно-емкостную цепочку, конденсатор которой перезаряжается 3J.

Устройство характеризуется относительно низкими удельными энерге30тическими показателями из-за недостаточно эффективного использования элементов инвертора, энергии-- разрядных импульсов АБ и мощности зарядного источника.

Целью изобретения является улучшение удельных энергетических прказателей при заряде АБ от источника постоянного тока, напряжение которого меньше напряжения АБ, путем лучшего использования типовой мощности источника и энергии разрядных импульсов ДБ,

Это достигается тем, что в предложенном устройстве обмотки линейных дросселей снабжены отводами от части витков, при этом отвод обмотки одного линейного дросселя соединен с положительной клеммой источника, а другие выводы этой обмотки - с анодами двух других тиристоров, катоды которых соединены соответственно с обкладками конденсатора, отвод обмотки другого линейного дросселя соединен ,с анодом одного тиристора вентильной ячейки, образованной третьей парой включенных последовательно и сог ласно тиристоров, катод другого тиристора вентильной ячейки соединен с одним выводом обмотки этого линейного дросселя, а другой ее вывод образует положительную выходную клемму устройства. Точка- соединения тиристоров вентильной ячейки подключена к одной обкладке упомянутого конденсатора, другая обкладка которого образует отрицательную выходную клемму устройства, связанную с одним выводом обмотки .другого линейного дросселя через дополнительный тиристор, подключенный катодом к катоду другого тиристора вентильной ячейки.. .

Схема предложенного устройства показана на на фиг. 1; на фиг. 2 то оке, вариант,

В этом устройстве источник постоянного тока 1 подключен положительным зажимом к среднейточке обмотки линейного дросселя 2, имеющего на общем магнитопроводе две намотанные в противоположные стороны обмртки 3 и 4. Инверторная ячейка содержит тиристоры 5 и 6 для одного направления заряда накопительного конденсатора 7 и тиристоры 8 и 9 для противоположного направления его заряда. При отпирании тиристора 10 накопительный конденсатор 7 через линейный дроссель 11 разряжается на АБ 12. Тиристор 13 служит для выравнивания напряжения, а т иристор 14 - для разряда АБ на конденсатор 7 через дроссель 11.

Блок 15 контроля напряжения связан с генератором 16 тактовых импульсов/ который подает сигнал к устройству 17 временного сдвига импульсов, выполненному, например, на

кольцевом счетчике 18 и дешифраторе 19.

Конденсатор 7 разряжен, а с дешифратора 19 подаются управляющие импульсы на тиристоры 5 и 6 (фиг. 1). Оба тиристора отпираются, а ток от источника постоянного тока 1 через линейный дроссель 2(через полуобмотку дросселя 3), тиристоры 5 и 6 потечет в конденсатор 7. Последний заряжается практически до двойного

напряжения источника (без учета падения напряжения на тиристорах). При этом зарядный ток изменяется по синусоидальному закону, а время заряда накопительного конденсатора зависит от величины индуктивности полуобмотки линейнсго дросселя и емкости конденсатора. После заряда накопительного конденсатора тиристоры 5 и б запираются, а управляющие

0 импульсы подаются на отпирание тиристоров 8 и 9. При этом ток в накопительном конденсаторе 7 протекает в противоположном направлении и его напряжение станет больше удвоенного

- напряжения источника постоянного

тока.

Величина напряжения заряда определяется числом зарядных циклов конденсатора 7 и добротностью Q контура Р, L и С .

0 при резонансном перезаряде конденсатора огибающая амплитуда зарядного напряжения изменяется по экспоненциальному закону. Выгодно работать на прямолинейном участке этой кривой, поэтому кратность умножения напряжения всегда выбирают несколько меньшей максимально возможной.

Посше заряда конденсатора 7 до требуемого уровня тиристор 10 от пирают и проискодит резонансный, разряд конденсатора 7 через линейный дроссель 11 на АБ. Индуктивность линейного дросселя 11 выбирают из условий полной передачи запасенной энергии накопительного конденсатора в АБ 12. Тиристор 13 предохраняет конденсатор 7 от перезаряда и обеспечивает протекание тока за счет энергииц запасенной в поле

0 дросселя 11 пви разряде конденсатора на батарею. При отпирании тиристора 14 происходит резонансный разряд АБ через Дроссель 11 на конденсатор 7, который заряжается до двойного напряжения АБ. Энергия, накопленная в конденсаторе 7 при разряде АБ 12, в дальнейшем используется для формирования ее зарядных импульсов. Если напряжения на конденсаторе 7 недостаточно для последующего заряда батареи, производится дальнейший подзаряд накопительного конденсатора 7 при поочередном отП1фании тнристоров 8, 9 и 5, 6. В устройстве для заряда АБ по

5 Фиг. 2 лучше используется мощность источника питания за счет применения двухячеечного инвертора. Две инверторкые ячейки, поочеред но заряжая конденсаторы резонансным путем от источника постоянного тока, могут осуществить заряд АБ, при напряжении, большем напряжения источника питания. Выбором параметров линейных дросселей 2 и 11, а также конденсаторов 7 можно заряжать АБ режиме как непрерывного, так и импульсного тока. Тиристор 20 необходим для разряда накопительного конденсатора 7 второй ячейки, а тиристор 21 - для заряда конденсатора 7 той же ячейки от батареи. Устройство позволяет сформироват импульсы тока при разряде АБ через линейный дроссель 11 на один или два конденсатора 7 либо при многократном перезаряде конденсатора от АБ. В последнем случае длительность импульса разрядного тока АБ существенно возрастает. Таким образом, устройство для заряда АБ обеспечивает его работу, когда напряжение источника питания меньше зарядного напряжения АБ, име высокий КПД, так как заряд конденсаторов производится резонансным способом, формирует асимметричный зарядный ток АБ, полностью-утилизирует энергию разрядных импульсов АБ а также допускает регулирование , величин разрядных и зарядных токов в широком диапазоне. Формула изобретения Устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее источник постоянного тока, две выходные клеммы для соединения с заряжаетиой аккумуляторной батареей, два линейных дросселя, конденсатор, тиристоры в цепи заряда аккумуляторной батареи, причем катоды двух тиристоров соединены с отрицательной клеммой источника, а их аноды - с обкладками конденсатора, и блок кон-троля напряжения и управления тиристорами, отличающееся тем, что, с целью улучшения удельных знергетических показателей при заряде аккумуляторной батареи от источника постоянного тока, напряжение которого меньше напряжения аккумуляторной батареи, обмотки лин.ейных дросселей снабжены отводами от части витков, при этом отвод обмотки одного линейного дросселя соецинен с положительной клеммой источника, а другие выводы этой обмотки с анодами двух других тиристоров, катоды которых соединены соответственно с обкладками конденсатора, отвод обмотки другого линейного дросселя соединен с анодом одного тиристора вентильной ячейки, образованной третьей парой включенных последовательно и согласно тиристоров, катод другого тиристора вентильной ячейки соединен с одним выводе обмотки этого линейного дросселя, а другой ее вывод соединен с положительной выходной клеммой : устройства, при этом точка соединения тиристоров вентильной ячейки подключена к одной обкладке упомянутого конденсатора, другая обкладка которого подключена к отрицательной выходной клемме устройства, связанной с одним выводом обмотки другого линейного дросселя через дополнительный тиристор, подключенный катодом к катоду другого тиристора вентильной ячейки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР , № 269263, кл. Н 02 J 7/34, 1970. 2.Чиженко И.М. и др. Основы преобразовательной техники. М., Высшая школа , 1974, с. 336 , рис. 11.4. 3.Авторское свидетельство СССР 431588, кл. Н 01 М 10/44, 1974 (прототип)

h

,l

(-) (-f)

zTl

V

V

3 1 f 3 / г

/7